DE4141533A1 - Stromerzeugungsaggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stromerzeugungsaggregat als tragbares Gerät mit einem auf niedrigem Ausgangsspan­ nungsniveau arbeitenden Stromgenerator, insbesondere einem Drehstromgenerator mit Gleichrichter-Ausgangsstu­ fe, zu dessen Antrieb ein mittels einer von Hand betä­ tigbaren Anlaßeinrichtung startbarer Verbrennungsmotor vorgesehen ist, dessen Antriebsleistung entsprechend der vom Generator abzugebenden elektrischen Leistung mittels eines Leistungsstellgliedes definiert veränder­ bar ist.

Bei derartigen Kleinaggregaten, die auch im freien Ge­ lände, z. B. bei Katastropheneinsätzen einen Betrieb elektrischer Geräte, insbesondere den Einsatz relativ leistungsstarker Scheinwerfer, aber auch anderer elek­ trischer Geräte wie z. B. Pumpen oder dergleichen ermög­ lichen sollen und aus Sicherheitsgründen im Niederspan­ nungsbereich (12 Volt oder 24 Volt) betrieben werden, ist die Antriebsleistung des zum Antrieb des Generators vorgesehenen Verbrennungsmotors mittels eines als Schwenkhebel ausgebildeten Betätigungselementes, das über einen Bowdenzug auf das Leistungsstellglied - die Drosselklappe - des Antriebsmotors wirkt, stufenlos veränderbar, um die - mechanische - Antriebsleistung des Antriebsmotors an die benötigte - elektrische - Leistungsabgabe des Generators bedarfsgerecht anpassen und insoweit den Treibstoffverbrauch auf das erforder­ liche Maß beschränken zu können. Im praktischen Einsatz solcher Geräte wird von dieser Einstellmöglichkeit je­ doch kaum Gebrauch gemacht, sondern es wird vielmehr, nachdem der Antriebsmotor in der Leerlaufstellung des Leistungsstellgliedes angelassen worden ist, dieses auf die Vollastbetriebstellung eingestellt, um sicher zu sein, daß die als erforderlich eingeschätzte elektri­ sche Leistung zur Verfügung steht. Der hierdurch be­ dingte Kraftstoff-Mehrverbrauch erfordert daher ein relativ häufiges Betanken des Aggregats, was während eines Einsatzes sehr störend sein kann, oder aber, gleichsam vorsorglich, eine Überdimensionierung des Brennstofftanks, mit der aber ein erhöhtes Einsatzge­ wicht des Aggregats verknüpft ist, das dessen Handha­ bung erschwert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Stromversorgungs­ aggregat der eingangs genannten Art dahingehend zu ver­ bessern, daß eine Veränderung der Antriebsleistung des Antriebsmotors des Generators stets in bedarfsgerechter Relation zu der vom angeschlossenen Verbraucher abgenom­ menen elektrischen Ausgangsleistung des Aggregats steht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die hiernach vorgesehene Mehrzahl von Versorgungs­ spannungsausgängen des Generators, die durch eine defi­ nierte, z. B. durch Führungselemente vermittelte Posi­ tionsveränderung einer Abdeckeinrichtung in definierter - geordneter - Reihenfolge für den Anschluß je eines Verbrauchers, der einen definierten Leistungsbedarf hat, freigebbar sind und Ausbildung dieser Abdeckein­ richtung als Betätigungselement für das Leistungsstell­ glied, z. B. die Drosselklappe des als Antriebsmotor für den Generator vorgesehenen Verbrennungsmotors, derart, daß mit zunehmender Zahl der freigegebenen Versorgungs­ anschlüsse eine schrittweise Anhebung der Motorleistung des Antriebsmotors erfolgt, wobei die Freigabe-Bewegung der Abdeckeinrichtung gegen eine - mäßige - Rückstell­ kraft eines Rückstellelements erfolgt, das die Abdeck­ einrichtung in deren Abdeckposition zu drängen und da­ durch das Leistungsstellglied des Antriebsmotors in dessen minimaler Motorleistung entsprechender Position zu halten sucht und weiter die elektrischen Anschluß­ elemente, mittels derer die jeweiligen Verbraucher an die Versorgungsspannungsausgänge des Generators an­ schließbar sind, als Anschläge für die Abdeckeinrich­ tung wirken, derart, daß diese Abdeckeinrichtung im Be­ trieb des Aggregats stets in derjenigen Position gehal­ ten ist, die bei gegebener Anzahl der in geordneter Folge angeschlossenen Verbraucher minimaler Antriebs­ leistung des Verbrennungsmotors entspricht, wird auf einfache Weise eine selbsttätige Anpassung der Antriebs­ leistung des Verbrennungsmotors an den elektrischen Leistungsbedarf der Verbraucher erzielt und demgemäß der Brennstoffverbrauch auf dasjenige Maß beschränkt, das für die Erzeugung der benötigten elektrischen An­ schlußleistung allenfalls erforderlich ist. Wegen des hierdurch sichergestellten verbrauchsgünstigen Betrie­ bes des erfindungsgemäßen Stromversorgungsaggregats kann dessen Brennstofftank auf ein relativ kleines Fas­ sungsvermögen ausgelegt sein, das sowohl einer raumspa­ renden Bauweise des Aggregats insgesamt als auch dessen bequemer Mitführung im Gelände zugute kommt.

Zur Bewegungskopplung der in bevorzugter Gestaltung als Schwenkarm ausgebildeten Abdeckeinrichtung mit dem Lei­ stungsstellglied des Antriebsmotors eignet sich sowohl ein einfacher Seilzug-Mechanismus als auch ein Schwenk­ hebel-Gestänge, gegebenenfalls auch ein Zahnstangentrieb oder Kombinationen von Elementen solcher Kopplungsein­ richtungen, die konstruktiv einfach und raumsparend realisierbar sind.

Ebenfalls unter Gesichtspunkten einer weitestmöglichen Gewichtsersparnis und Einfachheit des Gesamtaufbaus des Stromversorgungsaggregats ist es besonders vorteilhaft, wenn der als Antriebsmotor für den Generator vorgesehe­ ne Verbrennungsmotor als Zweitakt-Motor mit einer Mag­ netzündanlage ausgebildet ist, aus deren als Zündspan­ nungsquelle vorgesehenem Magnetgenerator mittels einer Induktionswicklung ein Erregungsstrom auskoppelbar ist, der in der Vorerregungsphase des im stationären Betrieb selbsterregten Generators zur Erzeugung eines Erreger- Magnetfeldes in der Läuferwicklung des Generators aus­ genutzt werden kann, wobei dieser Strom zweckmäßiger­ weise über einen Ruhekontakt eines Relais geleitet ist, der unterbrochen wird, sobald die Ausgangsspannung des Generators einen für dessen stationären Betriebszustand charakteristischen Mindestwert erreicht hat.

Bei dieser Art der Gewinnung des in der Vorerregungs­ phase des Generators erforderlichen Erregerstromes wird eine ansonsten zu diesem Zweck erforderliche Batterie nicht benötigt, wodurch eine erhebliche Gewichtseinspa­ rung erzielt wird.

Für eine weitaus überwiegende Anzahl der statistisch bedeutsamen Einsatzfälle ist es ausreichend, wenn das Stromversorgungsaggregat vier Versorgungsanschlüsse hat, bei deren sukzessiver Freigabe durch Verschiebung oder Verschwenkung der Abdeckeinrichtung die Antriebs­ leistung des Verbrennungsmotors jeweils um denselben Betrag erhöht wird. Es können dann bis zu vier Verbrau­ cher, z. B. vier Lampen gleicher elektrischer Anschluß­ leistung oder deren zwei mit doppelter Anschlußleistung oder ein Verbraucher mit der dreifachen Anschlußlei­ stung und einer mit der einfachen Anschlußleistung oder ein Verbraucher mit der vierfachen Anschlußleistung mit dem Stromversorgungsaggregat betrieben werden, was hin­ reichende Flexibilität hinsichtlich seiner Einsatzmög­ lichkeiten gewährleistet.

Bei einer Auslegung des Stromversorgungsaggregats auf eine maximale elektrische Gesamt-Ausgangsleistung zwi­ schen 250 und 500 W und einer maximalen Antriebslei­ stung des Verbrennungsmotors zwischen 0,7 und 1,5 kW ist das Stromversorgungsaggregat mit einem Gesamtge­ wicht, d. h. einschließlich einer Brennstoffmenge von 2 bis 3 l, von 100 bis 150 N realisierbar.

Sowohl für die Montage als auch für den Transport und die Benutzung des Stromversorgungsaggregates ist es vorteilhaft, wenn der Generator und der Antriebsmotor auf einen Grundrahmen montiert sind, der Teil eines in der Art eines Tragrahmens eines Rucksacks ausgebildeten Traggestells ist, das mit Ösen zum Einhängen von Trag­ gurten versehen ist und einen oberhalb des Motors und des Generators verlaufenden Querholm als Handgriff auf­ weist, so daß das Gerät sowohl in der Art eines Ruck­ sacks wie auch in der Art eines Koffers - einhändig - bequem getragen werden kann.

Wenn die durch den Antriebsmotor, den Generator und den Grundrahmen gebildete Baugruppe des Spannungsversor­ gungsaggregats über elastische Federungselemente, z. B. sogenannte Schwingmetalle, an dem Traggestell schwin­ gungsisolierend gelagert ist, kann das Aggregat auch während eines Transports ohne weiteres betrieben wer­ den, ohne daß der Träger allzu sehr durch Erschütterun­ gen belästigt wird. Dies ist insbesondere dann von Vor­ teil, wenn das Stromversorgungsaggregat im Rahmen einer tragbaren Beleuchtungsanlage verwendet wird, die bei einer nächtlichen Such- oder Rettungsaktion eingesetzt werden muß.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines einschließ­ lich einiger Varianten in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in Einzelheiten erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Stromversorgungsaggregat in schematisch vereinfachter, perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild zur Erläuterung des Stromversorgungsaggregats gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine spezielle Gestaltung einer im Rahmen des Stromerzeugungsaggregats gemäß den Fig. 1 und 2 vorgesehenen Abdeckeinrichtung zur sukzessi­ ven Freigabe von Spannungs-Versorgungsanschlüs­ sen und bedarfsgerechter Einstellung der An­ triebsleistung des Antriebsmotors und

Fig. 4 und 5 spezielle Varianten der Bewegungskopplung der Abdeckeinrichtung gemäß Fig. 3 mit dem Lei­ stungsstellglied des zum Antriebsgenerators des Stromversorgungsaggregats vorgesehenen Verbren­ nungsmotors.

Das in den Fig. 1 und 2 insgesamt mit 10 bezeichnete Stromerzeugungsaggregat ist als tragbares Kleingerät ausgebildet, das bei Such- und/oder Rettungseinsätzen zur Stromversorgung einer Beleuchtungseinrichtung 11 oder anderer bei solchen Einsätzen benötigter elektri­ scher Geräte gedacht ist. Es besteht aus einem auf sta­ bile Ausgangsspannung von 12 bis 14 V regelbaren Dreh­ stromgenerator 12 mit Gleichrichter-Brückenschaltung 13 und einem zu dessen Antrieb vorgesehenen, mittels eines Seilzug-Starters 14 anlaßbaren Zweitakt-Motor 16, die zusammen auf einem stabilen, rechteckigen Grundrahmen 17 montiert sind, der seinerseits mit Hilfe von insge­ samt vier Gummi-Metallagern 18, sogenannten Schwingme­ tallen, schwingungsisolierend an einem insgesamt mit 19 bezeichneten Traggestell montiert ist, das eine zum Traggestell eines Rucksacks analoge Form hat und sowohl einen entsprechenden bequemen Transport des Aggregats 10 auf dem Rücken eines Trägers ermöglicht als auch - mit Hilfe eines durch einen Querholm 21 des Tragge­ stells 19 gebildeten Handgriffs - einhändig getragen werden kann. Das Traggestell 19 ist als einstückiges Biegeteil aus einem Aluminium-Profilrohr mit quadrati­ schem Profilquerschnitt hergestellt, das zwei zueinan­ der parallele, unterhalb der Querschenkel 22 des Grund­ rahmens 17 verlaufende Standkufen 23 und 24 bildet, die über flach-gekrümmte seitliche Bügelabschnitte 26 und 27 mit dem den Handgriff bildenden Querholm 21 verbun­ den sind, der "oberhalb" des Generators 12 und des An­ triebsmotors 16 in der die Drehachse 28 des Drehstrom­ generators 12 und die Drehachse 31 der - nicht darge­ stellten - Kurbelwelle des Antriebsmotors 16 enthalten­ den vertikalen Längsmittelebene 32 des Stromerzeugungs­ aggregats 10 verläuft.

Die seitlichen Bügelabschnitte 26 und 27 des Tragge­ stells 19 sind an ihrer dem Drehstromgenerator 12 und dem Antriebsmotor 16 abgewandten Seite durch einen ge­ polsterten Stützholm 33 miteinander verbunden, der, zum Griffholm 21 parallel verlaufend, in etwa 1/3 der zwi­ schen den Standkufen 23 und 24 und dem Griffholm 21 der gemessenen Höhe des Traggestells 19 angeordnet ist. Im Bereich der Verbindungsstellen dieses Stützholmes 33 mit den seitlichen Bügelschenkeln 26 und 27 des Tragge­ stells 19 sind gestellfeste Ösenteile 34 vorgesehen, an denen nicht dargestellte Traggurte befestigbar sind, die auch an einer entsprechenden, mittig angeordneten Öse 36 des Griffholms 21, z. B. mit Hilfe von Karabiner­ haken lösbar befestigbar sind.

In typischer Gestaltung ist das Stromerzeugungsaggregat 10 für eine nutzbare elektrische Ausgangsleistung von 250 bis 300 W ausgelegt, so daß ein in der Kraftfahr­ zeugtechnik üblicher 12 V-Drehstromgenerator verwendbar ist.

Der Antriebsmotor 16 ist auf maximal 1 kW mechanischer Antriebsleistung ausgelegt und in spezieller Gestaltung als 30 cm³-Motor realisiert.

Der für einen mehrstündigen Betrieb des Stromerzeugungs­ aggregats 10 erforderliche Kraftstoffvorrat von 2,5 Li­ ter Zweitakter-Gemisch kann in einem flachen Tank un­ tergebracht werden, der in den Grundrahmen 17 des Aggre­ gats 10 eingebaut ist und über einen an der Rahmen- Längsseite angeordneten Einfüllstutzen betankbar ist, der mit einer belüfteten Verschluß-Verschraubung 37 versehen ist.

Bei der insoweit erläuterten Auslegung hat das Strom­ versorgungsaggregat 10 im betankten Zustand ein Gesamt­ gewicht von ca. 11,5 kg. Es versteht sich, daß das Stromversorgungsaggregat mit entsprechend stärkerem An­ triebsmotor auch auf eine höhere elektrische Ausgangs­ leistung von z. B. 500 W ausgelegt sein kann, ohne daß sich sein Gesamtgewicht nennenswert erhöht.

Zur Erläuterung des elektrisch-schaltungstechnischen Aufbaus des Stromversorgungsaggregats 10 und seiner Funktion sei nunmehr auch auf die Fig. 2 Bezug genom­ men, in welcher der Drehstromgenerator 12 durch seine drei in Sternschaltung miteinander verketteten Ständer­ wicklungen 38, 39, 41 sowie durch die Erregerwicklung 42 seines vom Motor antreibbaren Läufers 29 und der An­ triebsmotor 16 selbst durch einen Magnetgenerator 43 repräsentiert ist, der für den Zweitakt-Antriebsmotor als Zündspannungsquelle und für den Drehstromgenerator 12 in der Vorerregungsphase, d. h. beim Anlaufen des Ge­ nerators 12 zur einleitenden Erregung der Erregerfeld- Wicklung 42 ausgenutzt ist.

Die zur Vollweg-Gleichrichtung der in den Statorwicklun­ gen 38, 39, 41 im Betrieb des Generators 12 induzierten Spannungen vorgesehene Drehstrom-Brückengleichrichter­ schaltung 13 umfaßt drei Leistungsdioden 44, 45, 46, de­ ren Anoden an je einen der Spannungs-Abgriffanschlüsse 51, 52 bzw. 53 der Ständerwicklungen 38, 39, 41 angeschlos­ sen sind und deren Kathoden gemeinsam mit dem (+)-Span­ nungsversorgungsausgang 56 der Gleichrichter-Brücken­ schaltung 13 verbunden sind, sowie drei Leistungsdioden 47, 48, 49, deren Kathoden je einzeln an die Spannungs- Abgriffanschlüsse 51, 52 bzw. 53 der Ständerwicklungen 38, 39, 41 angeschlossen sind und deren Anoden gemeinsam an die Schaltungsmasse 57 angeschlossen sind.

Der Spannungsversorgungsausgang 56 des Drehstromgenera­ tors 12 bzw. seiner Drehstrom-Brückengleichrichterschal­ tung 13 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit insgesamt vier Steckerbuchsen 58, 59, 60, 61 verbunden, an die je ein Verbraucher, z. B. eine Lampe 11, anschließ­ bar ist, der im Betrieb zwischen den Spannungsversor­ gungsausgang 56 und die Schaltungsmasse 57 geschaltet ist.

Zur Erläuterung des Bau- und Funktionsprinzips einer einfachen Leistungsstelleinrichtung, mittels derer die am Spannungsversorgungsausgang 56 des Generators 12 be­ reitzustellende elektrische Leistung auf den für einen oder mehrere Verbraucher 11 benötigten Betrag an elek­ trischer Leistung durch entsprechende Veränderung - An­ hebung oder Absenkung - der Antriebsleistung des An­ triebsmotors 16 eingestellt werden kann, sei nunmehr auch auf die diesbezüglichen Einzelheiten der Fig. 3 Bezug genommen, gemäß welcher für die Steckerbuchsen 58 bis 61 eine "lineare", entlang einer die zentralen Ach­ sen der Steckerbuchsen enthaltenden Ebene 62 äquidi­ stante Anordnung vorgesehen ist und die Steckerbuchsen 58 bis 61, so lange ein Verbraucher nicht angeschlossen ist, durch einen eine Abdeckeinrichtung bildenden Schwenkarm 63 abgedeckt sind. Dieser Schwenkarm 63 ist um eine Achse 64 schwenkbar angeordnet, die parallel zu den zentralen Achsen 66 der Steckerbuchsen 58 bis 61 verläuft und, in Richtung der Achsenebene 62 gesehen, in einem geeigneten Mindestabstand d_m von der nächst­ gelegenen Steckerbuchse 61 angeordnet ist. Der um die Schwenkachse 64 frei drehbare Schwenkarm 63 wird durch eine Rückstellfeder 67 in seine in ausgezogenen Linien dargestellte Grundstellung Null gedrängt, die durch Anlage eines Längskantenabschnittes 68, des Schwenkar­ mes 63, der etwa radial bezüglich der Schwenkachse 64 verläuft, an einem gehäusefest angeordneten Anschlag­ stift 69 markiert ist.

In der dargestellten Grundstellung Null des Schwenkar­ mes 63 sind sämtliche Steckerbuchsen 58 bis 61 abge­ deckt, so daß ein Verbraucher an das Aggregat 10 nicht angeschlossen werden kann. Durch ein Verschwenken des Schwenkarmes 63 in Richtung des Pfeils 71 der Fig. 3, bei der gewählten Darstellung im Uhrzeigersinn, werden nacheinander die Einsteckbuchsen 58 bis 61 freigegeben, so daß an diese je ein Verbraucher 11 angeschlossen werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel muß der Schwenkarm 63 jeweils um einen Winkel ϕ_L von 10° geschwenkt werden, um die Steckerbuchsen 58, 60, 61 in dieser Reihenfolge freizugeben. Der Schwenkarm 63 ist, wie in der Fig. 3 durch einen insgesamt mit 72 be­ zeichneten Seilzug schematisch veranschaulicht, mit dem als Drosselklappe 73 dargestellten Leistungsstellglied des Antriebsmotors 16 derart bewegungsgekoppelt, daß mit der Grundstellung Null des Schwenkarmes 63, in der sämtliche Steckerbuchsen 58 bis 61 abgedeckt sind, die Leerlauf-Stellung Null der Drosselklappe 73 und mit der Stellung IV des Schwenkarmes 63, in welcher sämtliche Steckerbuchsen 58 bis 61 freigegeben sind, diejenige Position (IV) der Drosselklappe 73 verknüpft ist, die maximalen Öffnungsquerschnitte des Kanals 74 entspricht, über den dem Motor das Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird. Durch diese Einstell-Bewegungskopplung des Schwenk­ armes 63 mit der Drosselklappe 73 des Antriebsmotors 16 wird erreicht, daß dieser stets die Antriebsleistung entfaltet, die erforderlich ist, um mittels des Genera­ tors 12 die nach Anzahl und/oder Leistungsbedarf der elektrischen Verbraucher erforderliche elektrische Lei­ stung erzeugen zu können.

Bei dem dargestellten Seilzug-Mechanismus 72 ergibt sich, wenn kreisrunde Querschnitte der Aufwickel-Stücke 76 und 77, die sich mit dem Schwenkarm 63 bzw. der Drosselklappe 73 drehen, vorausgesetzt werden, ein streng proportionaler Zusammenhang zwischen den azimu­ talen Auslenkungen des Schwenkarmes 63 und der Drossel­ klappe 73, wobei durch die Wahl der Durchmesser dieser Aufwickelstücke 76 und 77 das erforderliche Überset­ zungsverhältnis vorgebbar ist, da die Drosselklappe 73 zwischen ihrer Leerlaufstellung und ihrer Vollast-Stel­ lung um etwa 90° gedreht werden muß, wenn der Schwenk­ arm 63 zwischen seiner Grundstellung Null und derjeni­ gen Position (IV) geschwenkt wird, in der die maximale elektrische Ausgangsleistung des Generators 12 verfüg­ bar ist.

Sofern zur optimalen Einstellung der Motorleistung auf die geforderte elektrische Ausgangsleistung des Genera­ tors 12 ein von einem "linearen" Zusammenhang zwischen Schwenkwinkel des Schwenkarmes 63 und der Drehstellung der Drosselklappe 73 abweichender Zusammenhang erfor­ derlich ist, z . B. ein progressiver Zusammenhang, der­ art, daß innerhalb des jeweiligen Schwenkbereiches eine kontinuierliche Änderung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt, mit dem Schwenkbewegungen des Schwenkarmes 63 in Schwenk- bzw. Dreh-Bewegungen der Drosselklappe 73 umgesetzt werden, so kann dies bei dem dargestellten Seilzugmechanismus 73 auf einfache Weise dadurch er­ reicht werden, daß das schwenkarmseitige Aufwickelstück 76 und/oder das drosselklappenseitige Aufwickelstück 77 eine von einer kreisrunden Kontur abweichende Umfangs­ kontur hat, z. B. eine spiralförmige Kontur, wie in der Fig. 3 für ein schwenkarmseitiges Aufwickelstück 76′ gestrichelt angedeutet.

Es versteht sich, daß zur Bewegungskopplung des Schwenk­ armes 63 mit der Drosselklappe 73 auch ein Lenkhebel- Gestänge 78, wie schematisch in der Fig. 4 dargestellt, verwendet werden kann, das einen in Richtung der Achs­ ebene 62 der Steckerbuchsen 58 bis 61 gesehen, "jen­ seits" der Schwenkachse 64 des Schwenkarmes 63 an die­ sem angelenkten Lenkhebel 79 umfaßt, der um einen ge­ häusefesten Zapfen 81, welcher durch ein sich in Längs­ richtung des Lenkhebels 79 erstreckendes Langloch 82 hindurchtritt hin- und her-schwenkbar ist und mit einem gabelförmigen Endstück 83 an einem Mitnahmezapfen 84 angreift, der drehfest mit der Drosselklappe 73 verbun­ den ist und in einem radialen Abstand von der Drehachse 86 der Drosselklappe 73 angeordnet ist.

Eine weitere Möglichkeit der Bewegungskopplung des Schwenkarmes 63 mit dem Leistungsstellglied 73 des An­ triebsmotors 16 besteht darin, daß, wie schematisch in der Fig. 5 dargestellt, der Schwenkarm 63 mit einer Sektor-Zahnung 87 versehen ist, die mit einem Zahnrad 88 kämmt, welches seinerseits mit einer Zahnstange 89 in kämmendem Eingriff steht, die wiederum mit einem weiteren Zahnrad 90, das drehfest mit der Drosselklappe 73 verbunden ist, kämmt, wodurch die Schwenkbewegungen des Schwenkarmes 63 in Dreh-Bewegungen der Drosselklap­ pe 73 umsetzbar sind, wobei durch unterschiedliche Durchmesser der Zahnräder 88 und 90 das Übersetzungs­ verhältnis vorgebbar ist, das erforderlich ist, um in­ nerhalb des begrenzten Schwenkbereiches des Schwenkar­ mes 63 die volle Aussteuerung des Antriebsmotors 16 zwischen minimaler und maximaler Leistungsabgabe erzie­ len zu können.

Es versteht sich, daß die anhand der Fig. 3 bis 5 er­ läuterten Arten der Bewegungskopplung zwischen Schwenk­ arm 63 und Leistungsstellglied 73 nicht eine abschließen­ de Aufzählung der diesbezüglichen Möglichkeiten beinhal­ ten sondern lediglich beispielhaft zu verstehen sind, und daß zum angegeben Zweck auch Kombinationen der an­ hand der Fig. 3 bis 5 erläuterten konstruktiven Maßnah­ men geeignet sein können.

Im stationären Betrieb des Stromversorgungsaggregats 10 ist die Erregerwicklung 42 des Generators 12 von einem Strom I_E durchflossen, der mittels den Ständerwicklun­ gen 38, 39, 41 einzeln zugeordneter (+)-Dioden 91, 92, 93, die zusammen mit den (-)-Dioden 47, 48, 49 der für die Gleichrichtung des Last-Stroms vorgesehenen Drehstrom- Gleichrichterbrückenschaltung 13 eine zweite Drehstrom- Gleichrichterbrückenschaltung bilden, von den Ständer­ wicklungen 38, 39, 41 abgezweigt wird und über einen als Zweikontaktregler dargestellten Regler 94 der Erreger­ wicklung 42 zugeleitet wird, die elektrisch zwischen den Reglerausgang 96 (DF-Ausgang) und die Schaltungs­ masse 57 geschaltet ist.

Die dem Regler 94 an seinem (D+)-Eingang 97 zugeführte - pulsierende - Ausgangsspannung der (+)-Dioden 91, 92, 93 entspricht dem Pegel nach der am Spannungsversor­ gungsausgang 56 des Generators 12 abgegebenen Spannung, die zur Versorgung der Verbraucher 11 ausgenutzt wird.

Mit der Ausgangsspannung der zusätzlichen Dioden 91, 92, 93, deren Verlustleistung geringer ist als diejenige der Leistungsdioden 44, 45, 46 der Drehstrom-Gleichrich­ terbrückenschaltung 13, ist ein spannungsabhängig schal­ tendes, insgesamt mit 98 bezeichnetes Relais angesteu­ ert, das bei einem niedrigen Wert der Ausgangsspannung der (+)-Dioden 91, 92, 93 von z. B. 12,5 V eine Grundstel­ lung Null einnimmt, in welcher der (D+)-Eingang des Reglers 94 direkt mit dem (DF)-Ausgang 96 verbunden ist, was zu einem maximalen Wert des Erregerstromes führt; erreicht die Ausgangsspannung der (+)-Dioden 91, 92, 93 einen etwas höheren Wert von z. B. 13 V, so geht das Relais 98 in eine Schaltstellung I über, in welcher der Erregerstrom über einen zwischen den (D+)- Eingang 97 und den (DF)-Ausgang 96 des Reglers 94 ge­ schalteten Widerstand 99 fließt, wodurch eine Begren­ zung des durch die Erregerwicklung 42 des Generators 12 fließenden Erregerstromes erreicht wird; wird ein noch höherer Schwellenwert der Ausgangsspannung der (+)-Dio­ den 91, 92, 93 von z. B. 13,5 V überschritten, so geht das Relais 98 in eine Schaltstellung 11 über, in welcher die Erregerwicklung 42 des Drehstromgenerators 12 kurz­ geschlossen ist, d. h. der Erregerstrom vom (+)-Eingang 97 des Reglers 94 direkt zur Schaltungsmasse 57 abge­ leitet ist, d. h. die Stromerregung der Wicklung 42 un­ terbrochen ist und eine Erregung nur aufgrund der Rest­ magnetisierung des Läufers des Generators 12 erfolgt.

Durch diese Wirkungsweise des Reglers 94 wird in sehr guter Näherung eine Konstant-Haltung des Spannungspe­ gels am Spannungsversorgungsausgang 56 des Generators 12 erzielt.

In der Vorerregungsphase des Drehstromgenerators 12, d. h. unmittelbar nach dem Starten des Antriebsmotors 16 wird, solange die Drehzahl des Läufers 29 des Genera­ tors 12 noch nicht ausreichend ist, daß schon allein aufgrund der Restmagnetisierung des Läufers 29 in den Ständerwicklungen 38, 39, 41 hinreichend hohe Induktions­ spannungen auftreten, die zur Spannungsversorgung eines Verbrauchers geeignet wären, wird die Erregerwicklung 42 mit einem pulsierenden Gleichstrom I_M gespeist, der mittels einer eigens hierfür vorgesehenen Induktions­ wicklung 95 aus dem als Zündspannungsquelle für den Zweitakt-Antriebsmotor 16 vorgesehenen Magnetgenerator 43 ausgekoppelt und über eine Gleichrichterdiode 101 dem (D+)-Eingang 97 des Reglers 94 zugeführt und über diesen der Erregerwicklung 42 des Drehstromgenerators 12 zugeleitet wird. Dieser Erregerstrom I_M fließt über einen Ruhekontakt 102 eines weiteren Schaltrelais 103, das, sobald die Spannung am Spannungsversorgungsausgang 56 des Generators 12 den Mindestwert des Regelberei­ ches, innerhalb dessen diese Ausgangsspannung stabili­ siert wird, erreicht hat, anzieht und dadurch eine wei­ tere Zufuhr eines aus dem Magnetgenerator 43 ausgekop­ pelten Stromes zum Regler 94 unterbricht. Durch diese Art der Strombeaufschlagung der Erregerwicklung 42 in der Vorerregungsphase des Drehstromgenerators 12 wird für dessen einleitende Selbsterregung eine Batterie nicht benötigt und eine erhebliche Gewichtseinsparung erzielt.

Das Stromversorgungsaggregat 10 ist zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß sich mit jeder Freigabe einer seiner Steckerbuchsen 58, 59, 60, 61 die nutzbare elektrische Ausgangsleistung um jeweils denselben Bruchteil ihres Maximalbetrages erhöht.

Eine Auslegung des Stromerzeugungsaggregates 10 auf eine maximale elektrische Ausgangsleistung von 220 W vorausgesetzt, bedeutet dies, daß mit dem Druckversor­ gungsaggregat 10 bis zu vier Verbraucher 11 mit einer Anschlußleistung von je 55 W betrieben werden können oder eine geringere Anzahl von Verbrauchern, deren Ge­ samt-Leistungsbedarf 220 W nicht übersteigt.

Wird andererseits nur ein Verbraucher 11 angeschlossen, der eine elektrische Aufnahmeleistung von z. B. 110 W hat, so muß dieser an die zweite Steckerbuchse 59 ange­ schlossen werden, damit die erforderliche - mechani­ sche - Antriebsleistung vom Motor 16 aufgebracht und die benötigte - elektrische - Leistung vom Generator 12 erzeugt wird, während des Betriebs wird der Schwenkarm 63 durch die Rückstellfeder 67 in Anlage mit dem An­ schlußelement des Verbrauchers gehalten, das zweckmäßi­ gerweise als Koaxial-Stecker ausgebildet ist, der einen zentralen (+)-Versorgungsspannungsleiter und einen äuße­ ren, zylindermantelförmigen Massenkontakt hat, mittels dessen das Anschlußelement am Massenkontakt der Stecker­ buchse 59 festlegbar, z. B. festschraubbar ist.

Claims (10)

1. Stromerzeugungsaggregat als tragbares Gerät mit ei­ nem auf niedrigem Ausgangs-Spannungsniveau arbei­ tenden Stromgenerator, insbesondere einem Drehstrom­ generator mit Gleichrichter-Ausgangsstufe, zu des­ sen Antrieb ein mittels einer von Hand betätigbaren Anlaßeinrichtung startbarer Verbrennungsmotor vor­ gesehen ist, dessen Antriebsleistung entsprechend der vom Generator abzugebenden elektrischen Lei­ stung mittels eines Leistungsstellgliedes definiert veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (12) mehrere Versorgungsspannungs-Ausgän­ ge (58, 59, 60, 61) hat, die durch definierte Posi­ tionsveränderung einer Abdeckeinrichtung (63) in definierter Reihenfolge für den Anschluß eines oder mehrerer Verbraucher (11) freigebbar sind, und daß die Abdeckeinrichtung (63) als Betätigungselement für das Leistungsstellglied (73) des Verbrennungs­ motors (16) ausgebildet ist, wobei mit zunehmender Zahl freigegebener Versorgungsanschlüsse (59 bis 61) eine zunehmende Motorleistung des Antriebsmotors (16) eingestellt wird.

2. Stromerzeugungsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückstellelement (67) vor­ gesehen ist, das im Betrieb des Aggregats (10) die Abdeckeinrichtung (63) in Anlage mit demjenigen zum Anschluß eines Verbrauchers (11) vorgesehenen An­ schluß-Element hält, durch dessen Position die der gewünschten elektrischen Ausgangsleistung sowie der dafür erforderlichen Antriebsleistung entsprechende Stellung der Abdeckeinrichtung (63) markiert ist.

3. Stromerzeugungsaggregat nach Anspruch 1 oder An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeck­ einrichtung als Schwenkarm (63) ausgebildet ist, der in seiner Grundstellung in einer Reihe angeord­ net Steckerbuchsen (58, 59, 60, 61) des Generators (12) abdeckt, die durch Schwenkbewegung des Schwenk­ armes (63) nacheinander freigebbar sind, und daß der Schwenkarm (63) mittels eines Gestänges (78) oder eines Seilzuges (72) mit der Drosselklappe (73) des Verbrennungsmotors (16) bewegungsgekoppelt ist.

4. Stromerzeugungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbren­ nungsmotor als Zweitakt-Motor mit Magnetzündung ausgebildet ist, und der mittels eines Reversier­ starters, insbesondere eines Seilzug-Starters (14) anlaßbar ist, und daß eine Induktionswicklung (95) vorgesehen ist, mittels derer vom Magnetgenerator (43) der Zündanlage ein Erregungsstrom zur Beauf­ schlagung der Erregerwicklung (42) des Generators (12) in dessen Vorerregungsphase auskoppelbar ist.

5. Stromerzeugungsaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Relais (103) mit einem Ru­ hekontakt (102) vorgesehen ist, über den in der Vorerregungsphase der Erregerstrom dem Läufer (29) des Generators (12) zugeleitet ist, und daß der Schaltmagnet dieses Relais (103) von dem zur Ver­ sorgung ausgenutzten, durch Gleichrichtung des Aus­ gangsstromes des Generators (12) erzielten pulsie­ renden Gleichstrom durchflossen ist und den Ruhe­ kontakt öffnet, sobald dieser Strom die für den stationären Betrieb des Generators (12) charakte­ ristische Stärke erreicht hat.

6. Stromerzeugungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens vier Versorgungsanschlüsse (58, 59, 60, 61) vorgesehen sind, bei deren sukzessiver Freigabe durch Verschiebe- oder Schwenkbewegung der Abdeckeinrichtung (63) die Motorleistung jeweils um denselben Betrag erhöht wird.

7. Stromerzeugungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (12) auf eine maximale elektrische Ausgangsleistung zwischen 250 und 500 W ausgelegt ist, und daß die maximale Antriebsleistung des Antriebsmotors (16) zwischen 0,7 und 1,5 kW, vorzugsweise um 1 kW be­ trägt.

8. Stromerzeugungsaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (12) und der An­ triebsmotor (16) auf einem Grundrahmen (17) mon­ tiert sind, der Teil eines in der Art des Tragrah­ mens eines Rucksacks ausgebildeten Traggestells (19) ist, das mit Ösen (34, 36) zum Einhängen von Traggurten versehen ist und einen oberhalb des Mo­ tors (16) und des Generators (12) verlaufenden Querholm (21) als Traggriff aufweist.

9. Stromerzeugungsaggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Antriebsmotor (16), den Generator (12) und den Grundrahmen (17) gebildete Baugruppe über elastische Federungsele­ mente (18) an dem Traggestell (19) schwingungsiso­ lierend gelagert ist.

10. Stromerzeugungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch seine Verwendung im Rahmen einer mobilen, insbesondere einer tragbaren Beleuchtungsanlage.